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C++箴言:将强制转型减到最少

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  C++ 的规则设计为保证不会发生类型错误。在理论上,如果你的程序想顺利地通过编译,你就不应该试图对任何对象做任何不安全的或无意义的操作。这是一个非常有价值的保证,你不应该轻易地放弃它。

  不幸的是,强制转型破坏了类型系统。它会引起各种各样的麻烦,其中一些容易被察觉,另一些则格外地微妙。如果你从 C,Java,或 C# 转到 C++,请一定注意,因为强制转型在那些语言中比在 C++ 中更有必要,危险也更少。但是 C++ 不是 C,也不是 Java,也不是 C#。在这一语言中,强制转型是一个你必须全神贯注才可以靠近的特性。

  我们就从回顾强制转型的语法开始,因为对于同样的强制转型通常有三种不同的写法。C 风格(C-style)强制转型如下:

  

  (T) expression // cast expression to be of type T

  函数风格(Function-style)强制转型使用这样的语法:

  

  T(expression) // cast expression to be of type T

  这两种形式之间没有本质上的不同,它纯粹就是一个把括号放在哪的问题。我把这两种形式称为旧风格(old-style)的强制转型。

  C++ 同时提供了四种新的强制转型形式(通常称为新风格的或 C++ 风格的强制转型):

  

  const_cast(expression)

  dynamic_cast(expression)

  reinterpret_cast(expression)

  static_cast(expression)

  每一种适用于特定的目的:

  ·const_cast 一般用于强制消除对象的常量性。它是唯一能做到这一点的 C++ 风格的强制转型。

  ·dynamic_cast 主要用于执行“安全的向下转型(safe downcasting)”,也就是说,要确定一个对象是否是一个继承体系中的一个特定类型。它是唯一不能用旧风格语法执行的强制转型。也是唯一可能有重大运行时代价的强制转型。(过一会儿我再提供细节。)

  ·reinterpret_cast 是特意用于底层的强制转型,导致实现依赖(implementation-dependent)(就是说,不可移植)的结果,例如,将一个指针转型为一个整数。这样的强制转型在底层代码以外应该极为罕见。在本书中我只用了一次,而且还仅仅是在讨论你应该如何为裸内存(raw memory)写一个调谐分配者(debugging allocator)的时候。

  ·static_cast 可以被用于强制隐型转换(例如,non-const 对象转型为 const 对象(就像 Item 3 中的),int 转型为 double,等等)。它还可以用于很多这样的转换的反向转换(例如,void* 指针转型为有类型指针,基类指针转型为派生类指针),但是它不能将一个 const 对象转型为 non-const 对象。(只有 const_cast 能做到。)

  旧风格的强制转型依然合法,但是新的形式更可取。首先,在代码中它们更容易识别(无论是人还是像 grep 这样的工具都是如此),这样就简化了在代码中寻找类型系统被破坏的地方的过程。第二,更精确地指定每一个强制转型的目的,使得编译器诊断使用错误成为可能。例如,如果你试图使用一个 const_cast 以外的新风格强制转型来消除常量性,你的代码将无法编译。

  当我要调用一个 explicit 构造函数用来传递一个对象给一个函数的时候,大概就是我仅有的使用旧风格的强制转换的时候。例如:

  

  class Widget {

  public:

  explicit Widget(int size);

  ...

  };

  

  void doSomeWork(const Widget& w);

  

  doSomeWork(Widget(15)); // create Widget from int

  // with function-style cast

  

  doSomeWork(static_cast(15)); // create Widget from int

  // with C++-style cast 

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